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SRTP申请表


项目编号

12030126

2012 年本科生科技创新创业训练项目 申 请 书

项目名称 1000MPa 级超高强冷轧双相钢的动态变形行为研究 项目类型 √创新训练项目 □创业训练项目 项目负责人 学 号 范午言

40930299 材料科学与工程学院

所在学院 联系电话<

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15210604813

北京科技大学教务处 2012 年 3 月

1

填 写 须 知
一、项目分类说明 1.创新训练项目是本科生个人或团体,在导师指导下,自主完成创新性实验方 法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告和科研 论文的撰写等工作。 2.创业训练项目是本科生团队,在导师指导下,团队中每个学生在项目实施过 程中扮演一个或多个具体的角色,通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟 企业运行、进行一定程度的验证试验,撰写创业报告等工作。 二、申请书请按顺序逐项填写,填写内容必须实习求是,表达明确严谨。空缺项 要填“无” 。 三、申请大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过 5 人。 四、填写时可以改变字体大小等,但要确保表格的样式没有改变;填写完后用 A4 纸张双面打印,不得随意涂改。 五、申报过程有不明事宜,请与教务处教学科办公室联系咨询。

2

项目名称 项目负责人

1000MPa 级超高强冷轧双相钢的动态变形行为研究


范午言 胡靖帆 郑海江



性别
男 男 男 男 男









所在学院
材料学院 材料学院 材料学院 材料学院 材料学院

联系电话
15210604813 13439179507 15210604522 15210565408 15201455725

40930299 40930301 40930300 40930298 41021084

材控 092 材控 093 材控 092 材科 095 材料 1006

项目组成员

范允佶 郑汝文


宋仁伯


教授





所在学院
材料科学与工程

联系电话
010-82377990

指导教师

一、项目简介(300 字左右) 1000MPa 级超高强冷轧双相钢(dual phase steel)是应用汽车工业的先进高强度钢,符 合汽车工业循环经济的首要原则——“减量化” 。以抗拉强度为 1000MPa 级别超高强冷轧 双相钢的动态变形行为为研究对象,建立高应变速率变形条件下本构模型;对比超高强冷 轧双相钢的准静态塑性变形特性,分析双相钢的应变速率敏感特性;此外,考虑马氏体体 积分数、铁素体晶粒尺寸马氏等微观因素建立高应变速率变形条件下本构模型,并分析其 微观机理;最终建立 1000MPa 级超高强冷轧双相钢的动态变形行为的表征方法以及高应变 速率下材料塑性变形的微观机理,能够为应用于汽车零部件的冲击吸收性能的评估和碰撞 塑性变形的预测提供理论基础。

3

二、申请理由(包括选题背景、项目意义、团队具备的知识条件、特长、兴趣等) 现代汽车工业的发展趋势是更轻、更安全可靠,价格低而污染小,这对汽车用钢板提 出了越来越高的要求。先进高强度钢(AHSS)在汽车工业有着重要的应用,尤其是双相钢 (Dual phase steel) 。双相钢由马氏体和铁素体组成,以相变强化为基础,具有低屈强比, 高的初始加工硬化速率、良好的强度和延性配合等特点,符合汽车工业循环经济的首要原 则——“减量化” ,是汽车用钢板的理想材料。但技术发展,汽车用材料需要更高的要求: 具有很好碰撞吸收性能。所以针对 1000MPa 级超高强冷轧双相钢的动态变形行为是基于实 验的理论研究,对超高强冷轧双相钢在汽车超轻钢车身-先进概念车上的应用提供理论依 据。相对于原有钢材来说,应用超高强双相钢在减重、节能、提高安全性、降低排放等方 面都展现了广阔的前景,同时也预示了车用钢板的发展趋势。本课题的研究意义主要体现 在:建立和发展 1000MPa 级超高强冷轧双相钢的动态变形行为的表征方法以及高应变速率 下材料塑性变形的微观机理,能够为应用于汽车零部件的冲击吸收性能的评估和碰撞塑性 变形的预测提供理论基础。 本小组五位同学均是来自材料科学与工程学院,其中有 4 名来自材料成型与控制工程 系,1 名来自材料科学与工程系,所学习的专业课程,例如从最早的工程力学到后来的塑性 加工等都与本课题密切相关。平时小组成员对于各类航模、车模拥有浓厚的兴趣,本身动 手能力也较强,在以往各项实验、实习中也有优异的表现,但是对于这样较深层次的研究 与实验经验较少,希望通过本次科技创新项目提高我们的认知实践能力,为今后不论是工 作还是进一步深造积累宝贵的经验,打下良好的基础。

三、项目方案(包括项目思路、可行性分析等) (1)项目思路 本课题以抗拉强度为 1000MPa 级别超高强冷轧双相钢的动态变形行为为研究对象,建 立高应变速率变形条件下本构模型;对比超高强冷轧双相钢的准静态塑性变形特性,分析 双相钢的应变速率敏感特性;此外,考虑马氏体体积分数、铁素体晶粒尺寸等微观因素建 立高应变速率变形条件下本构模型,并分析其微观机理;最终建立 1000MPa 级超高强冷轧 双相钢的动态变形行为的表征方法以及高应变速率下材料塑性变形的微观机理,能够为应 用于汽车零部件的冲击吸收性能的评估和碰撞塑性变形的预测提供理论基础。

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本课题采用实验研究与理论分析相结合的方法,在整个项目研究过程中,老师、同学 和实验人员密切配合、及时交流相关结果和信息,按计划达到预期目标。 结合所学知识,查阅相关文献;集中研究 1000MPa 级别超高强冷轧双相钢在高速变形 条件下的(应变速率大于 500s-1)变形特性,并从微观上考虑马氏体体积分数、铁素体晶粒 尺寸马氏、取向附生铁素体、残留奥氏体、位错密度和析出粒子等因素对动态变形特性的 影响,最终建立高速变形条件下 1000MPa 级别超高强冷轧双相钢的本构模型。 (2)可行性分析 1000MPa 级别超高强冷轧双相钢是先进高强钢中的一个典型的代表,具有良好的屈服 和抗拉强度。本项目以 1000MPa 级别超高强冷轧双相钢为研究对象,以霍普金森拉杆高速 变形实验及分析为实验基础,构建材料的动态本构模型,通过塑性变形过程中的组织及性 能研究,研究 1000MPa 级别超高强冷轧双相钢的动态变形行为。 研究方案的制定是建立在深入调研、理论分析及坚实的前期研究工作基础之上,本研 究以北京科技大学材料加工与控制工程系为研究基地,其中材料加工学科已对高强和超高 强双相钢(DP) 、TRIP 钢等新一代汽车用先进高强钢进行了多年系统的基础研究、产品开 发和应用技术研究工作, 形成了以知名的汽车板研究专家为主的实力雄厚的研究开发队伍, 积累了丰富的研究经验。因此已具备的很好的相关研究开发工作基础,以及周密的研究方 案和技术路线,本项目的实施和达到预定目标是完全可行的。 本项目的申请人范午言同学学习成绩优秀,因此有足够的能力和精力参与到此项研究 中,并完成承担的研究内容。 指导教师宋仁伯教授,男,1970 年 9 月生,2002 年 6 月在北京科技大学获材料加工专 业博士学位, 2002 年 11 月到日本东京大学先端科学技术研究中心高性能材料研究室, 从事 为期两年的博士后研究工作,于 2004 年 12 月回国在北京科技大学任教,2010 年破格评为 教授。近年来,主要从事钢铁材料的组织性能控制,新产品、新技术的研究工作。到目前 为止,作为项目负责人承担的主要课题有:国家“863”计划、国家自然科学基金、教育部 留学回国人员科研启动基金、中国博士后科学基金、新金属材料国家重点实验室开放基金 和首钢、鞍钢等企业科研项目有 8 项。作为项目主要参加人承担的科研项目有 10 项。共发 表科研论文近 50 篇(其中 20 余篇次被 SCI 收录,20 余篇次被 EI 收录) ,并获得及申请了 5 项发明专利。项目中所涉及的原理已经完全掌握,在技术已经有所储备。因此,通过认真 组织实施研究方案,协助学生完成研究内容、达到预定研究目标是完全可行的。

5

四、项目特色与创新 (1)目前冷轧双相钢的动态变形行为研究主要集中在 500-800MPa,超高强冷轧双相 钢的动态变形行为研究还很少,特别是 1000MPa 级别冷轧双相钢的高应变速率的变形特性 及微观变形机理还属于空白;以超高强冷轧双相钢为研究对象,选取抗拉强度为 1000MPa 级别研究其动态变形特性, 为超高强冷轧双相钢在汽车零部件的应用与开发提供理论基础; (2)与通常的在准静态下变形研究材料的本构模型相比,考虑大范围应变速率 (10-4-103s-1)下本构模型,并考虑材料组织特性(马氏体体积分数、铁素体晶粒尺寸等) 因素建立本构模型; (3)研究超高强冷轧双相钢变形特性与微观组织结构的关系,尤其是研究不同应变速 率下的超高强冷轧双相钢塑性变形行为的宏观和微观的跨尺度研究。 五、项目进度与安排 2012.5-2012.9:查阅文献资料,打下理论基础;参与实验工作,学习基本实验技能; 2012.9-2013.1:制定合理实验计划,并完成霍普金森拉杆高速变形试验; 2013.1-2013.5:做金相实验,扫描实验对双相钢的微观分析; 2013.5-2013.6:总结实验数据,进行理论分析,撰写项目结题论文。 六、项目经费使用计划 资料费 消耗材料费 版面费 通讯费 交通费 其他 总计 300 元 1300 元 100 元 100 元 100 元 100 元 2000 元

七、项目预期成果

(1)项目结题报告; (2)参与发表科研论文 1 篇。

6

指导教师意见:

作为班主任,我很了解范午言及本小组其他同学,他们学习刻苦认真,成绩优异,我 非常欢迎他们加入到我的科研小组中,并协助我完成部分科研工作,相信他们能很好地完 成科技创新基金的科研工作。在课题完成过程中,予以全力支持和帮助,因此我同意本小 组成员参加 2012 年本科生科技创新基金项目的申请。

签 名:







学院意见:

是否同意立项: 是否推荐校级项目:

是 口; 是 口;

否 否

口 口

教学院长签字: (公章) 年 月 日

学校意见: 是否同意立项: 项目级别: 是 口; 院级 口; 否


国家级 口

校级 口; 北京市级 口;

负责人签字: (公章) 年 月 日

7


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